2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册 3.4远距离输电 随堂演练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
3.4远距离输电
随堂演练（解析版）
1．某同学在实验室中搭建了如图所示的模拟远距离输电电路，电源为恒压电源；T1为升压变压器，T2为降压变压器。开始时电键K1、K2断开，先闭合电键K1，则（　　）
A．电源是直流电源
B．闭合K2后输电线上发热功率增加
C．闭合K2后升压变压器输出端电压增大
D．降压变压器输出功率由电源决定
2．如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率，发电机的输出电压为，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器降压变压器说法正确的是（　　）
A．用户端交流电的频率为100Hz
B．用户得到的功率为20kW
C．输电线上损失的功率为500W
D．降压变压器原、副线圈的匝数比
3．从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路输送到各个用电地方。如图所示的远距离输电示意图中的变压器均为理想变压器，发电机产生正弦交流电电压有效值不变，升压变压器原、副线圈匝数比n1：n2=1∶50，隆压变压器原、副线圈匝数比n3：n4=50∶1，已知用户两端电压的有效值U4=220V，且用户消耗的电功率为11kW，远距离输电的输电线的总电阻r=100Ω（认为输电中的能量损耗完全由电阻产生），则（　　）
A．升压变压器的副线圈两端电压的有效值为11.1kV
B．降压变压器的原线圈中的电流的有效值为2A
C．输电线上消耗的功率为1000W
D．升压变压器的输入功率为11.5kW
4．如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是（　　）
A．变压器的输出电压U2增大
B．变压器的输出电压U4减小
C．输电线上的电流I3减小
D．输电线损耗的功率减小
5．特高压电网是指1000kV及以上交流电网或土800kV及以上直流电网。我国特高压输电技术实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。2011年12月16日，世界首条商业运营的特高压交流输电工程（1000kV晋东南——南阳——荆门特高压交流试验示范工程）在中国正式投产，到现在已经安全运行近十年。下列说法中正确的是（　　）
A．大小不随时间变化的电流称为直流
B．所有交流电的峰值都是其对应有效值的倍
C．理想变压器输出的功率大于输入功率
D．远距离输电采用特高压的主要目的是降低输电线路中的损耗
6．如图是某小型电站高压输电示意图，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线总电阻为R，设发电机输出电压不变，则用户端负载增加（用电高峰期）时，下列说法错误的是（　　）
A．降压变压器输出电压增大
B．升压变压器输出电压不变
C．输电线上损失的电压增大
D．发电机的输出功率增大
7．如图所示为一小型发电站的输电示意图，升压变压器副线圈两端的电压，输电线的总电阻，降压变压器原副线圈匝数比为，为使“20V
10W”的灯泡L正常发光，需要在降压变压器副线圈串联一个电阻R（图中未画出），则R的阻值为（　　）
A．9.8Ω
B．49.8Ω
C．59.6Ω
D．79.6Ω
8．远距离输电线路简化如图所示，图中标示了电压、电流和线圈匝数，其中输电线总电阻为R，若电厂输送电功率不变。变压器均可视为理想变压器，则（　　）
A．
B．输电线损失的电功率为
C．电厂输送的电功率为U2I2
D．提高输送电压U2，则输电线电流I2增大
9．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变。当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（　　）
A．用户的总电阻变小
B．用户的电压U4变大
C．输电线电阻上损失的功率变大
D．升压变压器的输出端电压U2变大
10．在炎热酷暑的时候，大量的电器高负荷工作，一些没有更新升级输电设备的老旧社区，由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要，因此出现了一种“稳压源”的家用升压设备，其原理就是根据入户电压与电器工作电压，智能调节变压器原副线圈匝数比的机器，现某用户工作情况如图所示。下列说法正确的是（忽略变压器电阻）（　　）
A．现入户电压，若要稳压源输出电压，则需调节
B．空调制冷启动时，热水器实际功率不变
C．空调制冷停止时，导线电阻耗能升高
D．在用电器正常工作时，若入户电压减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大
11．小型发电厂输出电压为（V）的交流电，经过升压变压器输送到较远的地区后，再经过降压变压器输送给用户使用，如图所示。已知变压器都是理想变压器，升压变压器和降压变压器的匝数比分别为1∶n和m：1，下列说法中正确的是（　　）
A．由于输电线有电阻，升压变压器原线圈功率大于副线圈功率
B．升压变压器原线圈中的交流电的频率一定等于降压变压器中副线圈中交流电的频率
C．若要用户得到的电压有效值也为220V，升压变压器原线圈中的电流将小于降压变压器中副线圈中的电流
D．若要用户得到的电压有效值也为220V，则
12．2011年9月28
日，中国第二条特高压交流电项目获批，国家电网副总经理舒印彪表示：
该公司第二条特高压交流电项目已获得发改委批准，投资规模、线路长度和输电容量都比之前项目大一倍以上。如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1=250
V，输出功率P1
=
100
kW，输电线电阻R=8?。则进行远距离输电时，下列说法中正确的是（　　）
A．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
B．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小
C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比为n1：n2=1：16
D．用10000
V高压输电，输电线损耗功率为8
000
W
13．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，R0为负载电阻。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（　　）
A．降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为4∶1
B．降压变压器T2原线圈的输入电压为880V
C．升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压
D．当R0增大时，升压变压器T1的输出电压增大
14．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，降压变压器原副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为200Ω。若升压变压器的输人电压如图乙所示，输人功率为750kW。下列说法中正确的有（　　）
A．用户端交流电的频率为100Hz
B．输电线路损耗功率为180kW
C．用户端电压为250V
D．输电效率为76%
15．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为R=10Ω，升压变压器的原，副线圈匝数之比为1:10，降压变压器的原、副线圈匝数之比为4:1，发电机输出的电压有效值不变，降压变压器的副线圈与负载组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，由于变化，使两端的电压减小了10V，则下列说法中正确的是（　　）
A．流过的电流增大了1A
B．输电线中的电流增大了4A
C．升压变压器的输出电压减少了10V
D．降压变压器原线圈两端电压减少了40V
16．某小型水电站发电机的输出功率为P，发电机输出的电压为U，经变压器升压后向远处输电，用户端用降压变压器降压。已知输电线的电阻为R，输电线上损失的功率为发电机输出功率的倍，用户得到的电压为发电机输出电压的倍。已知两个变压器均为理想变压器，求：
（1）输电线上的电流；
（2）升压变压器原、副线圈匝数比与降压变压器原、副线圈匝数比的乘积。
17．某大型光伏电站的功率是500kW，电压为12V，送往外地时，先通过逆变器转化为220V的交流电（转化效率为80%），然后经变压器Ⅰ升压为20000V，通过总电阻为r=20Ω的输电线路送往某地，如图所示，再经变压器Ⅱ降为220V电压供用户使用，求：
（1）变压器Ⅱ的原、副线圈匝数之比？
（2）用户最多可使用的功率为多少？
18．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。
（1）输电电路如上图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（2）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“”的电灯多少盏？
19．如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若原线圈输入电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，求输电线上损失的电功率为多少？
20．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，风车阵中发电机输出功率为，输出电压是，用户需要的电压是，输电线电阻为，若输电线因发热而损失的功率为输送功率的，如图所示为此远距离高压输电线路的示意图。求：
（1）用户得到的电功率是多少；
（2）在输电线路中设置的升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比。
参考答案
1．B
【详解】
A．电源必须是交流电源，否则变压器不能工作，选项A错误；
B．闭合K2后，降压变压器的次级电流增加，则初级电流增加，输电线上的电流增加，即输电线上发热功率增加，选项B正确；
C．升压变压器输出端电压是由输入端电压和匝数比决定的，则闭合K2后升压变压器输出端电压不变，选项C错误；
D．降压变压器输出功率由降压变压器次级的负载决定的，选项D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．由发电机的输出电压
所以交流电的频率
选项A错误；
BC．由可知升压变压器原线圈的电压
根据升压变压器原副线圈变压比有
解得
升压变压的输入功率等于输出功率有
解得
则输电线上损耗的功率
降压变压器得到的功率
则用户得到的功率为
选项BC错误；
D．输电线上的电压为
则降压变压器原线圈的电压
降压变压器原副线圈匝数比
选项D正确。
故选D。
3．A
【详解】
AB．降压变压器副线圈电流
根据
解得输电线中的电流
输电线上的损失电压为
根据电压与匝数成正比
得降压变压器原线圈两端的电压为
升压变压器的副线圈两端电压有效值
B错误A正确；
C．输电线上损失的功率
C错误；
D．升压变压器的原线圈输入的电功率为
D错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．升压变压器原副线圈的电压满足，由于发电机的输出电压U1和匝数比不变，故变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
C．随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，电流I4变大，降压变压器两侧电流满足匝数比不变，可知I3变大，选项C错误；
BD．I3变大，输电线损耗的电压，损耗的功率均变大，降压变压器原线圈的电压可知U3减小，进一步导致U4减小，选项B正确，D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．方向不随时间变化的电流称为直流，大小不随时间变化但方向随时间发生变化的电流是交流，A错误；
B．正弦式交流电的峰值是有效值的倍，并不是所有交流电的峰值都是有效值的倍，B错误；
C．理想变压器没有能量损失，输出的功率等于输入功率，C错误；
D．远距离输电采用特高压，可以减小输电电流，从而降低输电线路中的损耗，D正确。
故选D。
6．A
【详解】
用户端负载增加时，发电机输出功率增大，输出电压U1不变，输出电流I1增大。根据理想变压器原、副线圈电压、电流规律可知，升压变压器输出电压U2不变，输电线上的电流I2增大，输电线上损失的电压为
可知增大。
降压变压器原线圈两端电压为
可知U3减小，所以降压变压器输出电压U4减小，故A错误，BCD正确。
故选A。
7．C
【详解】
降压变压器副线圈的电流大小为
根据可得
则输电线上损失的电压为
降压变压器原线圈两端的电压为
根据可得，降压变压器副线圈两端的电压为
在降压变压器副线圈串联一个电阻R，可得
解得
故选C。
8．C
【详解】
A．因为
即
A错误；
B．输电线损失的电功率为
B错误；
C．电厂输送的电功率为
P=U1I1=
U2I2
C正确；
D．根据
P=
U2I2
可知，提高输送电压U2，则输电线电流I2减小，D错误。
故选C。
9．AC
【详解】
ABC．用户总电阻变小，用户功率增加，输送电流变大，输电线电阻上损失的功率变大，同时导线上分担的电压也变大，导致U3变小，所以U4变小，AC正确，B错误。
D．发电机的输出电压U1不变，理想变压器匝数均不变，升压变压器的输出端电压U2不变，D错误。
故选AC。
10．AD
【详解】
A．变压器有
代入数据有
选项A正确；
BC．空调启动时电流增大，导线电阻分压增加，热水器电压降低，功率降低，选项B错误；
C．空调制冷停止时，电流减小，导线电阻分压减小，导线电阻耗能减小，选项C错误；
D．在用电器正常工作时，功率不变，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大，选项D正确。
故选AD。
11．BD
【详解】
A．升压变压器原线圈功率等于副线圈功率，与输电线的电阻无关，所以A错误；
B．升压变压器原线圈中的交流电的频率一定等于降压变压器中副线圈中交流电的频率，所以B正确；
C．若要用户得到的电压有效值也为220V，根据升压变压器原线圈中的功率大于降压变压器的功率，所以升压变压器原线圈中的电流将大于降压变压器中副线圈中的电流，则C错误；
D．升压变压器这边，有
升压变压器这边，有
在输电线上有电压损失则有
联立可得
所以D正确；
故选BD。
12．BC
【详解】
AB．电站的输出电压没有变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，电站的输出功率突然增大，则根据
输电线上的电流增大，根据
可得，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，故A错误；B正确；
C．输电线损耗比例为5%时，根据
解得
升压变压器的电流为
升压变压器的匝数比为
故C正确；
D．输送电流为
损失功率为
故D错误。
故选BC。
13．BC
【详解】
A．降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1：1，A错误；
B．由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压
有效值为
降压变压器原、副线圈匝数之比为4：1，故降压变压器原线圈的输入电压为
B正确；
C．由于输电线电阻有电压降，故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，C正确；
D．当增大时，由于升压变压器的输入电压不变，故输出电压不变，D错误。
故选BC。
14．BD
【详解】
A．由乙图知，周期为0.02s，所以频率f=50Hz，A错误；
B．对升压变压器，由变压规律
可得
U2=25000V
输电线电流
所以，输电线损耗的功率为
B错误；
C．输电线上有电压的损耗，所以用户端电压小于250V，C错误；
D．根据公式，可得，输出效率为
D正确。
故选BD。
15．BD
【详解】
C．设变压器T1原线圈的电压为U1，副线圈的电压为U2，变压器T2原线圈的电压为U3，副线圈的电压为U4，则有
由此可知U1不变，n1、n2不变，则U2不变，C错误；
D．因为
若ΔU4减小10V，则ΔU3减小40V，D正确；
B．设输电线电流为I2，因为
ΔU2=I2R+ΔU3
若ΔU3减小40V，U2不变，则I2R增大40V，因为R=10Ω，则I2增大4A，B正确；
A．设I4为T2副线圈的电流，则有
因此I4增大16A时，流经R0的电流增大16A，A错误。
故选BD。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）对输电线而言，根据题意，有
解得：
（2）设升压变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈上电流为I，则有：
根据变压器的电流规律，有：
代入得：
升压变压器副线圈上的电压为：
降压变压器原线圈上电压为：
设降压变压器原、副线圈匝数分别为、，根据变压器的电压规律有：
解得：
17．（1）；（2）392
kW
【详解】
（1）变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为
变压器Ⅰ的输出功率
输电电流
则输电线上损失的电压
变压器Ⅱ的输入电压
则变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为
（2）用户最多可使用的功率为
18．（1），；（2）个
【详解】
（1）根据如图所示输电线路，设高压输电线电流，输电电压为，由题意可知
得
所以有
根据匝数与电压成正比，则有
则有
所以
（2）设最多安装n个40W电灯，根据功率相等，则有
解得
个
19．
【详解】
升压变压器原线圈电压的有效值为
原线圈的电流为
根据理想变压器的电流规律，可得
解得
输电线上损失的电功率
20．（1）96kW；（2）；（3）
【详解】
（1）输电线损失的功率
用户得到的功率
（2）输电线损失的功率
输电线电流
升压变压器输出电压
升压变压器原、副线圈匝数比
（3）电压损失
降压变压器原线圈输入电压
降压变压器原、副线圈匝数比